Plasmolyse

Definition und Bedeutung

Plasmolyse ist der Vorgang, bei dem sich die lebenden Teile einer pflanzlichen Zelle, der sogenannte Protoplast, infolge von Wasserverlust von der Zellwand ablösen. Der Wasserverlust erfolgt durch Osmose. Osmose bezeichnet hier die Wasserbewegung durch eine selektiv durchlässige Zellgrenze. Sie tritt auf, wenn die Umgebung der Zelle hypertonisch ist, also mehr gelöste Stoffe enthält als das Zellinnere.

Für die Stabilität einer Pflanzenzelle sind der Turgor und die Zellwand entscheidend. Der Turgor ist der Druck, den der Zellinhalt von innen gegen die Zellwand ausübt. In einer hypotonen Lösung, deren Konzentration gelöster Stoffe außerhalb der Zelle geringer ist als im Zellinneren, nimmt die Zelle tendenziell Wasser auf. Wegen der relativ hohen Konzentration gelöster Stoffe im Cytoplasma und in der Vakuole gelangt besonders viel Wasser in die Zentralvakuole. Dadurch entsteht ein Turgordruck von etwa 1 bis 10 bar. Dieser Druck presst die Plasmamembran, die begrenzende Membran des Zellinhalts, fest an die Zellwand.

Osmotische Zustände und Formen

In einer isotonen Lösung ist die Konzentration gelöster Stoffe ungefähr so hoch wie im Zellinneren. Wasseraufnahme und Wasserabgabe halten sich dann die Waage. Die Zelle behält ihre Größe, der Druck gegen die Zellwand nimmt jedoch ab. Deshalb kann sich die Plasmamembran vorübergehend an einzelnen Stellen von der Zellwand lösen. Dieser Zustand heißt Grenzplasmolyse. Er kann genutzt werden, um das Wasserpotential der Zelle zu bestimmen.

In einer hypertonen Lösung gibt die Zelle Wasser an die Umgebung ab. Der Protoplast schrumpft, besonders die Zentralvakuole. Dadurch löst sich die Plasmamembran von der Zellwand. Die Form dieser Ablösung hängt davon ab, wie stark das Plasma an der Zellwand haftet:

• Bei geringer Wandhaftung erfolgt die Ablösung rundlich. Diese Form wird Konvexplasmolyse genannt.
• Bei starker Wandhaftung bleiben dünne Plasmafäden, die Hechtschen Fäden, als Verbindung zur Zellwand bestehen. Diese Form heißt Konkavplasmolyse.

Über solche Verbindungen kann auch der Kontakt zu benachbarten Zellen durch Plasmodesmen aufrechterhalten werden. Plasmodesmen sind Verbindungen zwischen benachbarten Pflanzenzellen.

Rückbildung und Forschungsgeschichte

Die Plasmolyse ist grundsätzlich rückgängig zu machen. Dieser Vorgang wird Deplasmolyse genannt. Er kann eintreten, wenn das äußere Medium durch ein hypotoneres Medium ersetzt wird oder wenn die Zelle gelöste Stoffe aufnimmt und dadurch den osmotischen Druck ausgleicht. Die Rückbildung gelingt jedoch nur, wenn die Zelle durch eine zu lange Trennung von Nachbarzellen oder durch die verwendeten Substanzen keinen Schaden erlitten hat.

Der Vorgang der Plasmolyse wurde 1854 von Nathanael Pringsheim beschrieben. Hugo de Vries prägte den Begriff 1877. Die Hechtschen Fäden wurden 1912 in einer Arbeit von Karl Hecht beschrieben.